Υπερευαίσθητη μέθοδος βρίσκει σπόρια βακτηρίων ακόμα και σε πολύ μικρές ποσότητες, σε τρόφιμα και νοσοκομεία
Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Umeå ανέπτυξαν πρόσφατα μια εξαιρετικά ευαίσθητη μέθοδο για την ανίχνευση βακτηριακών σπορίων – σκληρών μικροοργανισμών, που επιβιώνουν σε ακραίες συνθήκες και μπορούν να προκαλέσουν τόσο τροφική δηλητηρίαση όσο και λοιμώξεις. Αυτή η μέθοδος θα μπορούσε να βοηθήσει στη βελτίωση της ασφάλειας των τροφίμων, αλλά και της υγειονομικής περίθαλψης.
Τα βακτηριακά σπόρια είναι ένας από τους πιο ανθεκτικούς οργανισμούς της φύσης. Αυτές οι μικροσκοπικές δομές που μοιάζουν με σπόρους σχηματίζονται όταν τα βακτήρια εισέρχονται σε κατάσταση αδράνειας για να επιβιώσουν σε δυσμενείς συνθήκες. Μπορούν να αντέξουν ακραία περιβάλλοντα, όπως βραστό νερό, κοινά απολυμαντικά και ακτινοβολία – συνθήκες που θα σκότωναν τα περισσότερα βακτήρια. Η ανθεκτικότητά τους και η ικανότητά τους να επανενεργοποιούνται όταν βελτιώνονται οι συνθήκες τους καθιστούν σημαντικό πρόβλημα στην υγειονομική περίθαλψη, τη γεωργία και την παραγωγή τροφίμων.
«Σε αυτή τη διεπιστημονική μελέτη, αναπτύξαμε μια νέα, εξαιρετικά ευαίσθητη μέθοδο για την ανίχνευση βακτηριακών σπορίων συνδυάζοντας τη νανοεπιστήμη και τη βιοφυσική», λέει ο Jonas Segervald, διδακτορικός φοιτητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Umeå. Είναι ένας από τους ερευνητές πίσω από τη νέα ανακάλυψη, η οποία δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό ACS Sens.
Η έγκαιρη ανίχνευση είναι κρίσιμη στη βιομηχανία
Η μέθοδος χρησιμοποιεί νανοράβδους χρυσού και τεχνολογία λέιζερ για να ενισχύσει τα σήματα από ένα μοναδικό μόριο που βρίσκεται στα σπόρια. Αυτή η τεχνική, που ονομάζεται φασματοσκοπία Raman ενισχυμένης επιφάνειας (SERS), επιτρέπει την αναγνώριση απίστευτα μικρών ποσοτήτων χημικών ουσιών – μέχρι μεμονωμένα μόρια. Επιτρέπει την έγκαιρη ανίχνευση βακτηριακών σπορίων ακόμη και σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις, κάτι που είναι σημαντικό σε πολλούς κλάδους, καθώς μπορούν να εφαρμοστούν προληπτικά μέτρα σε πρώιμο στάδιο.
«Τα σπόρια είναι εξαιρετικά προβληματικά στα νοσοκομεία και τη βιομηχανία τροφίμων, καθώς μπορούν να προκαλέσουν επαναλαμβανόμενη μόλυνση με την προσκόλληση σε επιφάνειες και εξοπλισμό, οδηγώντας σε ασθένειες, αλλοιώσεις και δαπανηρά μέτρα καθαρισμού», λέει ο Dmitry Malyshev, επιστήμονας στο Τμήμα Φυσικής και συν-συγγραφέας του άρθρου.
Κίνδυνοι για την υγεία στη γαλακτοκομική παραγωγή
Μια πολλά υποσχόμενη χρήση αυτής της νέας μεθόδου είναι στη γαλακτοβιομηχανία, όπου τα βακτηριακά σπόρια, ιδιαίτερα από τα είδη Bacillus, αποτελούν σημαντικό κίνδυνο. Η μόλυνση στις γραμμές παραγωγής γαλακτοκομικών μπορεί να οδηγήσει σε αλλοίωση, ανακλήσεις προϊόντων και πιθανούς κινδύνους για την υγεία. Καθώς το γάλα και τα γαλακτοκομικά προϊόντα αποτελούν κεντρικό στοιχείο στη διατροφή της Σουηδίας, η διασφάλιση υψηλού επιπέδου ασφάλειας των τροφίμων αποτελεί κορυφαία προτεραιότητα. Σύμφωνα με αυτόν τον στόχο, οι ερευνητές εντόπισαν με επιτυχία σπόρια σε ένα μολυσμένο δείγμα γάλακτος, αποδεικνύοντας τις δυνατότητες της μεθόδου στη βελτίωση της ασφάλειας των τροφίμων.
«Η μέθοδός μας προσφέρει αυξημένη ευαισθησία, επιτρέποντάς μας να ανιχνεύσουμε πολύ μικρότερες ποσότητες βακτηριακών σπορίων από ό,τι ήταν δυνατόν στο παρελθόν. Αν και βρισκόμαστε ακόμα στα πρώτα στάδια, εργαζόμαστε ενεργά για να βελτιώσουμε αυτήν την τεχνολογία σε έναν πρακτικό αισθητήρα που μπορεί να προσαρμοστεί για βιομηχανίες που διατρέχουν κίνδυνο μόλυνσης από σπόρους», λέει ο Jonas Segervald.
Σχετικά με το επιστημονικό άρθρο
Jonas Segervald, Dmitry Malyshev, Rasmus Öberg, Erik Zäll, Xueen Jia, Thomas Wågberg, Magnus Andersson. Υπερευαίσθητη ανίχνευση βακτηριακών σπορίων μέσω SERS . ASC Sensors, 23 Ιανουαρίου 2025. DOI: 10.1021/acssensors.4c03151
